En respuesta, la ambiciosa estrategia de la Organización Marítima Internacional (OMI) es reducir las emisiones totales de GEI del transporte marítimo en un 50 por ciento en comparación con los niveles de 2008 para 2050 y reducir la intensidad de carbono del transporte marítimo en al menos un 40 por ciento para 2030 (y un 70 por ciento). ciento para 2050).
Los iniciados de la industria como The Getting to Zero Coalition se comprometen a desarrollar embarcaciones de cero emisiones comercialmente viables para 2030. La Declaración de Clydebank después de la Conferencia de Cambio Climático de las Naciones Unidas (COP26) de 2021 tiene como objetivo crear los llamados “corredores verdes” y el World Shipping El Consejo considera que el desarrollo del suministro de combustible es una vía fundamental para el transporte marítimo sin emisiones de carbono.
Sin embargo, incluso con estos ambiciosos objetivos de la industria, no existe una solución milagrosa para la descarbonización, y no existe un enfoque de “talla única” para los esfuerzos de descarbonización. Por lo tanto, se tendrá en cuenta una serie de consideraciones, ya que es probable que los gobiernos dejen que el mercado del sector privado determine las opciones dominantes. Esto deja a las partes interesadas de la industria marítima en la precaria situación de tomar decisiones de inversión para futuras flotas con una falta general de claridad con respecto a la “mejor” opción para los combustibles alternativos.
En realidad, los desafíos con la descarbonización en el sector del transporte marítimo están impregnando toda la gama de la industria, incluidos los gobiernos, la sala de juntas y C-suite, las instituciones crediticias y los diseñadores de plantas de propulsión. En general, el camino hacia la descarbonización requerirá cambios significativos en la forma en que se genera la potencia y la propulsión a bordo. Las embarcaciones con emisiones bajas o cero no estarán limitadas a un tipo de combustible o fuente de energía, y es probable que se requiera una combinación de opciones de combustible. Con ese fin, el primer paso para fusionar soluciones innovadoras con requisitos legales pertinentes es comprender tanto las ventajas como los inconvenientes de las diversas propuestas que se persiguen al intentar navegar por el complejo laberinto regulatorio de los combustibles alternativos. Consideremos los principales contendientes actuales para reemplazar el fuel oil pesado.
Gas natural licuado (GNL)
El GNL es ampliamente reconocido como el segmento más grande del mercado de combustibles alternativos, en particular para los buques de alta mar, y se ha utilizado como combustible durante unos 20 años. El GNL consiste en gas natural que se licua a temperaturas muy bajas para su posterior transporte en buques cisterna. Se considera una opción líder debido a su contenido de cero azufre, que cumple con los requisitos de límite de azufre de la Organización Marítima Internacional (OMI) 2020. Además, sus emisiones de dióxido de carbono son aproximadamente un 20 por ciento más bajas que las de los combustibles destilados y los productos de fueloil de muy bajo contenido de azufre (VLSFO). La sociedad de clasificación DNV predice que para 2050, más del 40 por ciento de los combustibles marinos serán GNL. En consecuencia, el GNL es ampliamente considerado como el “combustible puente” líder para otras opciones de combustible alternativo. De hecho, el GNL ya se está considerando para una proporción de la flota mundial, ya que hay más de 500 (a partir de junio de 2021) barcos alimentados con GNL en operación y en orden (sin incluir los transportadores de GNL).
Sin embargo, el uso de GNL como combustible marino no está exento de desventajas. El GNL es inflamable y, por lo tanto, presenta una mayor amenaza para la seguridad, cuestiones que impregnaron las discusiones sobre las importaciones de GNL cuando se ubicaron originalmente las instalaciones de GNL hace décadas. Tales discusiones también dieron lugar a debates jurisdiccionales federales versus estatales, ya que el gobierno federal instó a la promoción de sitios de GNL en áreas como Boston. Los eventos del 11 de septiembre de 2001 generaron preocupaciones sobre la seguridad pública y las instalaciones de GNL fueron examinadas más a fondo. En respuesta, la Guardia Costera de los EE. UU. (USCG) tomó precauciones para mejorar la seguridad y la protecciónde cada barco de GNL con destino a los EE. UU. y su carga desde el punto de partida hasta la llegada a los Estados Unidos, y el “envío de gas natural licuado (GNL) desde Yemen a Boston, Massachusetts, ejemplifica [un] enfoque en capas para mitigar el riesgo y el cuidado y atención a la planificación, coordinación y ejecución que aseguren la seguridad y protección de estos movimientos de buques”. Para ayudar a resolver el conflicto estatal y federal sobre los sitios de GNL, la Ley de Política Energética de 2005 (EPAct 2005) otorgó a la Comisión Federal Reguladora de Energía (FERC) la supervisión exclusiva de la construcción, expansión, seguridad y operación de las terminales de GNL.
Al evaluar el uso de GNL como combustible a bordo de los barcos, las reglamentaciones estadounidenses existentes no abordan específicamente el diseño y la instalación de sistemas de combustible de gas natural en embarcaciones comerciales, salvo el gas de evaporación que se usa en los transportadores de GNL. Como tal, la USCG se ha basado en los estándares establecidos en el Código internacional de seguridad para buques que utilizan gases u otros combustibles de bajo punto de inflamación (Código IGF) al desarrollar equivalencias para el cumplimiento. El Código IGF proporciona estándares internacionales para el diseño de buques alimentados con gas natural y entró en vigencia como código obligatorio el 1 de enero de 2017, para los buques que deben cumplir con los requisitos de la Convención internacional para la seguridad de la vida humana en el mar (SOLAS) que también use gas natural u otros combustibles con un punto de inflamación de menos de 60 grados centígrados.
Posteriormente, la Oficina de Normas de Diseño e Ingeniería de la Guardia Costera (CG-ENG) emitió una carta de política, “Determinación de equivalencia: criterios de diseño para sistemas de combustible de gas natural” que establece criterios de diseño para sistemas de combustible de gas natural que brindan un nivel de seguridad que es al menos equivalente a la prevista para los sistemas tradicionales de combustible exigida por la normativa vigente. La carta de política utiliza el Código IGF como estándar de referencia para las embarcaciones que utilizan gas u otros combustibles de bajo punto de inflamación como alternativa a los sistemas de combustible cubiertos por las reglamentaciones nacionales vigentes. Más allá de las preocupaciones de seguridad inherentes al uso de GNL como combustible marino, la disponibilidad también incluye la infraestructura de abastecimiento de combustible necesaria y la expansión de la flota de abastecimiento de GNL para incluir embarcaciones que cumplan con la Ley Jones, medidas de la industria que aún se están desarrollando.
Hidrógeno y pilas de combustible
Se está desarrollando el uso de hidrógeno como combustible marino a bordo de los barcos, ya que los defensores del hidrógeno sugieren que puede ser un componente esencial del camino hacia la descarbonización. El combustible de hidrógeno comprimido o licuado se quema con cero emisiones de carbono o GEI y no es tóxico, es incoloro e inodoro. Sin embargo, el hidrógeno tiene un rango de inflamabilidad significativo y baja energía de ignición. Además, el hidrógeno no existe de forma natural y, por lo tanto, debe producirse a través de procesos que consumen mucha energía. Actualmente, la mayor parte del hidrógeno se produce a partir de carbón o gas natural, aunque es importante comprender que existen varias formas de producir hidrógeno:
Hidrógeno gris y marrón: el hidrógeno gris es relativamente económico, aunque se deriva del gas natural y generalmente utiliza combustibles fósiles como fuente de energía. Se produce a partir de gas natural a través de la reforma de metano con vapor, y el hidrógeno marrón se produce a partir de la gasificación del carbón.
Hidrógeno azul: el hidrógeno azul se produce a partir de combustibles fósiles como el gas natural y el carbón, un proceso esencialmente similar al del hidrógeno gris, pero la mayor parte del carbono emitido durante su producción se “captura” y no se libera a la atmósfera.
Hidrógeno verde: el hidrógeno verde se produce a través de energía renovable en la que el hidrógeno se deriva de una fuente limpia. Por ejemplo, el hidrógeno verde se puede producir mediante la electrólisis del agua y se considera limpio pero costoso.
Al igual que con el GNL, no existen regulaciones federales que cubran específicamente el diseño y la operación de embarcaciones impulsadas por hidrógeno, incluido el hidrógeno como combustible para embarcaciones, el uso de celdas de combustible para la propulsión de embarcaciones o el abastecimiento de hidrógeno. Actualmente, el hidrógeno está designado como una carga que es demasiado peligrosa para el transporte a granel, aunque puede transportarse en contenedores de acuerdo con las Regulaciones de Materiales Peligrosos en el Título 49 del Código de Regulaciones Federales (CFR).
La OMI no ha exigido requisitos internacionales para el uso de hidrógeno como combustible marino, aunque el código IGF y las “Recomendaciones provisionales para el transporte de hidrógeno licuado a granel” ofrecen orientación sobre opciones para el diseño alternativo y la realización de evaluaciones de riesgos para abordar los riesgos inherentes con el uso de combustibles de bajo punto de inflamación. El objetivo general del Código IGF y cualquier enfoque de diseño alternativo es garantizar que se logre un nivel de seguridad equivalente mediante sistemas o tecnologías novedosos en comparación con otros gases de bajo punto de inflamación. A tal fin, MSC.1/Circ.1455 “Directrices para la aprobación de alternativas y equivalentes” puede ser de utilidad para los interesados. La USCG también es responsable de la evaluación del hidrógeno como carga y combustible de los buques, en particular mediante la realización de evaluaciones de riesgos para verificar que un sistema sea adecuadamente seguro y pueda exhibir al menos un nivel de seguridad equivalente al de los sistemas de combustible y aplicaciones de gas convencionales.
El hidrógeno también enfrenta obstáculos para una implementación generalizada más allá de las preocupaciones de seguridad mencionadas anteriormente. Actualmente, el hidrógeno no es factible para el transporte marítimo de aguas profundas, ya que la densidad de energía del hidrógeno es aproximadamente la mitad que la de otros combustibles marinos tradicionales, y los combustibles de baja densidad de energía crean un problema de almacenamiento, que afecta el rango disponible de operaciones. Esto se agrava porque el espacio a bordo de los buques es limitado y, por lo tanto, la disponibilidad es una consideración clave, en particular porque los tanques de almacenamiento de combustible más grandes impedirían la capacidad de transporte de carga. La red de abastecimiento necesaria para respaldar el hidrógeno como combustible marino sigue sin desarrollarse dado que solo hay un buque propulsado por hidrógeno en los EE. UU. Además, las instalaciones de abastecimiento de hidrógeno líquido pueden tener costos de capital más altos que las instalaciones de abastecimiento de GNL. Habiendo dicho eso,
Metanol y biometano
Al igual que con otros combustibles alternativos, no existen regulaciones específicas que rijan el metanol como combustible marino y, por lo tanto, seguirán las evaluaciones de equivalencia como combustible de uso novedoso. El metanol se produce actualmente utilizando gas natural como materia prima y es un líquido a presión ambiental. En comparación con otros combustibles alternativos, su temperatura hace que el almacenamiento y la manipulación sean mucho más sencillos. Sin embargo, es posible que el metanol no sea una opción neta cero debido a las emisiones de metano durante la producción y la combustión, y solo puede proporcionar una reducción relativamente limitada de las emisiones de dióxido de carbono en comparación con los combustibles marinos tradicionales, aunque se sugiere que el metanol derivado de la biomasa puede traer hasta un 50 por ciento de reducción. La escalabilidad del biometano también es un obstáculo, aunque los buques portacontenedores de metanol verde están cada vez más disponibles.
Biocombustibles y biodiésel
Los biocombustibles se están explorando como opciones de combustible alternativo y ya están experimentando un uso combinado limitado como combustibles marinos. Son renovables y bajas en emisiones de carbono. En los EE. UU., “biomasa” se refiere a “materia orgánica que está disponible de forma renovable, incluidos cultivos agrícolas y desechos y residuos agrícolas, madera y desechos y residuos de madera, desechos animales, desechos municipales y plantas acuáticas”. (42 USC § 8802(2)(a)). A su vez, “combustible de biomasa” significa “cualquier combustible gaseoso, líquido o sólido producido por conversión de biomasa” (42 USC § 8802(3). Los biocombustibles se pueden mezclar con aceites combustibles marinos tradicionales derivados del crudo o se pueden usar como un sustituto directo. combustible a partir de diversas materias primas como el etanol de maíz o el azúcar a través de diferentes procesos.
Las barreras significativas que inhiben la adopción generalizada de biocombustibles incluyen cuestiones ambientales, económicas y técnicas. Para convertirse en una opción “verde”, los biocombustibles deben obtenerse de materias primas sostenibles. Otras preocupaciones se relacionan con la escalabilidad y la competencia en el mercado, así como con problemas de almacenamiento a largo plazo con algunos biocombustibles.
Sobre la base de los desarrollos de biocombustibles en la EPAct 2005 y la Ley de Seguridad e Independencia Energética de 2007 (EISA), el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) se ha interesado más recientemente en el uso de biocombustibles para propulsar barcos (entre otros modos de transporte), y en abril de 2021 anunció $ 61,4 millones para la investigación de biocombustibles para reducir las emisiones del transporte.
Amoníaco
Otra opción de combustible sin carbono que se está considerando es el amoníaco. Al igual que el hidrógeno, la mayor parte del amoníaco se produce actualmente con gas natural. El amoníaco se puede utilizar como fuente de energía para las celdas de combustible, o puede formar parte de la fuente de combustible de un motor de combustión interna. En particular, el amoníaco “verde” ofrece el doble potencial hacia el envío de cero emisiones tanto en “well-to-wake” como en “tank-to-wake”. La escalabilidad de la producción y la disponibilidad siguen siendo obstáculos, al igual que los nuevos diseños de tecnología de motores, las consideraciones de seguridad y las preocupaciones sobre la cadena de suministro. Además, existen barreras normativas y técnicas para el uso de combustibles tóxicos.
Si bien existen muchas opciones de combustible en competencia en varios escenarios, pero en particular, en un reciente ” Pronóstico marítimo para 2050 Energy Transition Outlook 2021 “, DNV predice que el amoníaco es uno de los combustibles neutros en carbono más prometedores, aunque para que el amoníaco sea una opción futura viable, debe fabricarse a través de procesos bajos en carbono.
batería/eléctrico
Los sistemas eléctricos e híbridos que utilizan baterías o celdas de combustible presentan otra opción de cero emisiones. Las operaciones totalmente eléctricas aún se encuentran en las primeras etapas de desarrollo y, con las limitaciones de la tecnología actual, es probable que las operaciones alimentadas por batería sean adecuadas solo en el tráfico marítimo de corta distancia o en transbordadores de pasajeros nacionales. Sin embargo, se están explorando variaciones para un barco “híbrido”, en el que el barco podría equiparse y alimentarse con motores de propulsión eléctrica de batería de iones de litio que podrían cargarse desde generadores diésel a bordo o cuando se conecta a una fuente de alimentación en tierra.
En apoyo de la tecnología de baterías emergente, la oficina de CG-ENG ha promulgado una guía de política titulada “CG-ENG-Policy Letter No. 02-19: Design Guidance For Lithium-Ion Battery Installations Onboard Commercial Vessels”, debido al mayor interés en el litio. -Baterías de iones de litio (Li-ion) y otros tipos nuevos de tecnología de energía almacenada a bordo de embarcaciones inspeccionadas con bandera estadounidense. El documento de política se promulgó debido a las preocupaciones de seguridad únicas asociadas con las tecnologías de iones de litio y establece una guía de diseño para embarcaciones comerciales que utilizan baterías de iones de litio dentro del marco regulatorio existente. El DOE también ha dado prioridad a la financiación de vehículos eléctricos, que podrían incluir embarcaciones.
Conclusión
Los esfuerzos de descarbonización de EE. UU. se están moviendo a un ritmo sin precedentes y están emergiendo como más complejos y costosos que nunca, al mismo tiempo que rastrean desarrollos internacionales críticos en la OMI. Para enfrentar los desafíos de la descarbonización, los gobiernos están explorando medios para apoyar opciones de combustibles alternativos, como centros de energía renovable y corredores verdes (rutas comerciales entre los principales centros portuarios), y la colaboración dentro de la industria sigue siendo un punto de enfoque central. La Ley de Inversión en Infraestructura y Empleos recientemente aprobada, también ofrece indicadores de oportunidades potenciales. Sin embargo, la industria todavía está esperando hojas de ruta detalladas de la estrategia climática, mientras que la claridad sigue siendo difícil de alcanzar en cuanto a si surgirá un “ganador” en el rango de opciones de combustible alternativo, dejando varias opciones de combustible alternativo para coexistir, y todo con una falta de Estados Unidos directamente aplicable. reglamentos
El tiempo es esencial si se van a cumplir los esfuerzos de descarbonización. Con este fin, aquellos que se posicionan a sí mismos como pioneros en opciones específicas de energía alternativa pueden estar mejor preparados para la inversión de capital de riesgo o para recibir fondos críticos de investigación y desarrollo (I+D) y desarrollar demostraciones de prueba de concepto de combustible alternativo, todo lo cual sigue siendo fundamental para encontrar caminos hacia la madurez tecnológica y la reducción de costos. Y mientras se desarrolla la financiación de I+D, la mayor parte en los EE. UU. se encuentra en agencias marítimas no tradicionales, por lo que navegar por las oportunidades adecuadas en el momento adecuado puede muy bien determinar los éxitos futuros.
Gard/Sean Pribyl Holland & Knight LLP
